DE1011996B

DE1011996B - Vacuum vessel with a getter arrangement that can be heated to bind gases

Info

Publication number: DE1011996B
Application number: DES31299A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Konrad Gund
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1952-12-01
Filing date: 1952-12-01
Publication date: 1957-07-11

Description

Es ist bekannt, in abgeschlossenen Vakuumgefäßen mittels direkt heizbarer Drähte oder Bänder aus Zirkon, Titan, Tantal oder anderen Metallen mit hohen Absorptionsvermögen für verschiedene Gase eine Verbesserung des Vakuums zu erzielen. Die heizbaren Drähte oder Bänder aus der Gettersubstanz lassen sich dabei auch durch hitzebeständige Metallbänder, z. B. aus Molybdän, ersetzen, auf denen die Gettersubstanz in Pulverform durch ein geeignetes Bindemittel aufgebracht ist.It is known to use directly heatable wires or tapes in closed vacuum vessels Zircon, titanium, tantalum or other metals with high absorption capacity for various gases to achieve an improvement in the vacuum. The heatable wires or tapes made from the getter substance can also be achieved by using heat-resistant metal strips, e.g. B. from molybdenum, replace on which the Getter substance is applied in powder form by a suitable binder.

Die einer derartigen Getter anordnung zugeführte Heizleistung wird in erster Linie durch Wärmestrahlung abgeführt. Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine Getteranordnung zu schaffen, bei der die Wärmestrahlungs\^rerluste im Verhältnis zur wirksamen Getteroberfläche möglichst gering sind. Dies wird erfindungsgemäß bei einem Vakuumgefäß, insbesondere für eine Elektronenschleuder, mit zur Bindung von Gasen heizbarer Getteranordnung durch eine solche Anordnung und/oder Formgebung des Getterkörpers erreicht, daß seine für die Wärmeabstrahlung maßgebende Hüllfläche höchstens halb so groß ist wie die für die Gasbindung maßgebliche an den Vakuumraum grenzende Getteroberfläche. Unter Hüllfläche ist dabei die als zusammenhängende Fläche gedachte Außenbegrenzung des Getterkörpers zu verstehen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden dünne, großflächige Getterteile (z. B. Bänder oder Scheiben) verwendet und so zusammengebaut, daß die größeren Flächen der Getterteile in geringem Abstand einander zugewendet sind.The heating power supplied to such a getter arrangement is primarily dissipated by thermal radiation. The invention therefore has for its object to provide a getter assembly, wherein the heat radiation \ ^r osses in relation to the active getter surface are minimized. According to the invention, this is achieved in a vacuum vessel, in particular for an electron centrifuge, with a getter arrangement that can be heated to bind gases by arranging and / or shaping the getter body so that its envelope surface, which is decisive for heat radiation, is at most half as large as that which is decisive for gas binding the getter surface bordering the vacuum space. The envelope surface is to be understood as the outer boundary of the getter body, imagined as a coherent surface. In an advantageous embodiment of the invention, thin, large-area getter parts (e.g. strips or disks) are used and assembled in such a way that the larger surfaces of the getter parts face one another at a small distance.

Die Hüllfläche der Anordnung, die für die abgestrahlten Wärmeverlaste maßgebend ist, soll bei gegebener Form der Getterteile und gegebenen Volumen des Getteraufbaues möglichst klein sein. Diese Bedingung würde am besten durch eine Getteranordnung mit kugelförmiger Hüllfläche erfüllt werden, wobei bei einem Getteraufbau aus dünnen, großflächigen Getterteilen die dann mindestens angenähert kreisförmigen Getterscheiben verschiedene Durchmesser aufweisen müßten. Aus herstellungstechnischen Gründen wird man jedoch die Verwendung von Getterscheiben einheitlicher Größe vorziehen und daher der Getteranordnung die Form einer Säule mit regelmäßiger Grundfläche (Kreis oder regelmäßiges Vieleck) geben. Zur Erzielung einer optimalen Hüllfläche soll die Höhe der Säule bei kreisförmiger Grundfläche gleich dem Durchmesser der Grundfläche gewählt werden; im Falle einer regelmäßigen Vieleckgrund-Häche läßt sie sich mit den Mitteln der Differentialrechnung leicht errechnen und soll z. B. für eine quadratische Grundfläche gleich der Kantenlänge und für eine regelmäßige Sechseckgrundfläche gleich dem Abstand gegenüberliegender Sechseckseiten sein.The envelope surface of the arrangement, which is decisive for the radiated thermal loads, should be given The shape of the getter parts and the given volume of the getter structure must be as small as possible. This condition would best be met by a getter arrangement with a spherical envelope, where in the case of a getter structure made up of thin, large-area getter parts, the at least approximately circular ones Getter disks would have to have different diameters. For manufacturing reasons however, one will prefer the use of getter disks of uniform size and therefore the Getter arrangement in the form of a column with a regular base (circle or regular polygon) give. In order to achieve an optimal enveloping surface, the height of the column should be with a circular base be chosen equal to the diameter of the base area; in the case of a regular polygonal base it can be easily calculated with the means of differential calculus and should z. B. for a square base equal to the edge length and for a regular hexagonal base equal to that Be the distance between opposing hexagon sides.

Vakuumgefäß mit zur Bindung
von Gasen heizbarer GetteranordnungVacuum vessel with for binding
getter arrangement heatable by gases

Anmelder:
Siemens - Reiniger -WerkeApplicant:
Siemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47Corporation,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Dr. rer. nat. Konrad Gund, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDr. rer. nat. Konrad Gund, Erlangen,
has been named as the inventor

Die Getterteile können entweder aus der Gettersubstanz selbst oder aus einem hitzebeständigen Material, z. B. Molybdän oder Eisen, bestehen, auf das die Gettersubstanz in Pulverform mit einem geeigneten Bindemittel aufgebracht ist.The getter parts can either be made from the getter substance itself or from a heat-resistant one Material, e.g. B. molybdenum or iron exist, on which the getter substance in powder form with a suitable Binder is applied.

Weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beigefügten Figur. In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Getteranordnung im Längsschnitt dargestellt, die an dem Pumpstutzen 1 eines Vakuumgefäßes 2 befestigt ist. Pumpstutzen 1 und Vakuumgefäß 2 sind durch zwei metallische, flanschförmige Verbindungsglieder 3, 4 miteinander verbunden. Die Verbindungsglieder 3, 4 sind an ihrem äußersten Rande bei 5 vakuumdicht miteinander verschweißt, so daß durch Abschleifen der Schweißnaht eine Trennung und durch erneute Verschweißung der Ränder der Verbindungsglieder 3,4 ein Zusammensetzen der Gefäßteile 1 und 2 auf einfache Weise bewirkt werden kann.Further features of the subject matter of the invention emerge from the following description of a Embodiment based on the attached figure. In the drawing is a getter arrangement according to the invention shown in longitudinal section, which is attached to the pump nozzle 1 of a vacuum vessel 2. Pump nozzle 1 and vacuum vessel 2 are connected by two metallic, flange-shaped connecting members 3, 4 connected with each other. The connecting links 3, 4 are vacuum-tight at their outermost edge at 5 welded together, so that by grinding the weld seam a separation and by renewed Welding the edges of the connecting members 3, 4 an assembly of the vessel parts 1 and 2 in a simple manner Way can be effected.

Die eigentliche Getteranordnung besteht aus einem Keramikrohr 6, in dem eine Heizwendel 7 angeordnet ist. Der Raum zwischen Keramikrohr 6 und Heizwendel 7 ist zur Herstellung eines guten Wärmekontaktes und zur mechanischen Festlegung der Heizwendel mit einem geeigneten Pulver 8, z. B. gemahlener Tonerde, ausgefüllt. Auf das Keramikrohr 6 sind unter Zwischenlagerung je einer Distanzringscheibe 9 die kreisförmigen Getterscheiben 10 radiatorförmig aufgeschoben. Zwei Haltebleche 11. 12 sind an den Enden des Keramikrohres 6 befestigt und mit aufgebogenen Ansätzen 13, 14, 15, 16 mit Haltestäben 17, 18 verschweißt. Die Haltestäbe 17, 18 sind wiederum mit an dem Verbindungsglied 3 ausgebildeten Haltestutzen 19, 20 verschweißt. Die Strom-The actual getter arrangement consists of a ceramic tube 6 in which a heating coil 7 is arranged. The space between ceramic tube 6 and heating coil 7 is to produce a good thermal contact and to mechanically fix the heating coil with a suitable powder 8, z. B. ground alumina filled. The circular getter disks 10 are pushed onto the ceramic tube 6 in the form of a radiator, each with a spacer ring 9 being interposed. Two retaining plates 11, 12 are fastened to the ends of the ceramic tube 6 and are welded to retaining rods 17, 18 with bent-up lugs 13, 14, 15, 16. The holding rods 17, 18 are in turn welded to holding stubs 19, 20 formed on the connecting member 3. The electricity

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zuführung zur Heizwendel erfolgt einerseits über die metallischen Verbindungsglieder 3, 4 und den Haltestab 17 und andererseits über einen in den Pumpstutzen eingeschmolzenen Stab 21.The supply to the heating coil takes place on the one hand via the metallic connecting links 3, 4 and the holding rod 17 and, on the other hand, via a rod 21 fused into the pump nozzle.

Unter Umständen kann es erforderlich sein, eine Getteranordnung mit mehreren hinsichtlich der Gasbindung unterschiedlichen Gettersubstanzen vorzusehen. Um verschiedene Gase auch durch eine Getteranordnung mit einheitlicher Gettersubstanz wirksam zu binden — so bindet z. B. Zirkon über 1000° C Stickstoff und Sauerstoff und im Temperaturgebiet von 300 bis 400° C Wasserstoff —, ist es erforderlich, durch die Ausbildung der Heizvorrichtung und/oder durch eine unterschiedliche Größe bzw. eine hinsichtlich der Wärmeabstrahlung unterschiedliche Lage der Getterteile eine unterschiedliche Aufheizung von Teilen der Getteranordnung zu erreichen. Die unterschiedliche Aufheizung der Getteranordnung — die auch im Falle einer Getteranordnung mit unterschiedlichen Gettersubstanzen zweckmäßig sein kann — wird z. B. bei Säulenform der Getteranordnung dadurch erzielt, daß diejenigen Getterscheiben, die eine niedrigere Temperatur annehmen sollen, an die Enden der Säule gelegt werden und eventuell noch mit größerem Durchmesser ausgeführt werden. Eine unterschiedliche Aufheizung verschiedener Getterteile läßt sich mit einer Heizwendel nach der Figur auch durch eine uneinheitliche Ganghöhe oder — bei einer mehrlagigen Heizwendel — auch durch eine uneinheitliche Anzahl von übereinanderliegenden Windungslagen erzielen, wobei man die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit der Heizwendel zweckmäßig an den Enden der Wendel kleiner wählt und die auf eine geringere Temperatur zu erwärmenden Getterteile ebenfalls an den Enden der Heizwendel anordnet.Under certain circumstances it may be necessary to have a getter arrangement with several with regard to gas binding to provide different getter substances. To different gases also through a getter arrangement to bind effectively with uniform getter substance - so binds z. B. Zircon over 1000 ° C Nitrogen and oxygen and, in the temperature range from 300 to 400 ° C, hydrogen - it is necessary by the design of the heating device and / or by a different size or with regard to the heat radiation different position of the getter parts a different heating of To achieve parts of the getter arrangement. The different heating of the getter arrangement - the can also be useful in the case of a getter arrangement with different getter substances - is z. B. achieved in the form of a columnar getter arrangement that those getter disks, the one should assume a lower temperature, be placed at the ends of the column and possibly with a higher temperature Diameter. A different heating of different getter parts can with a heating coil according to the figure, also through a non-uniform pitch or - in the case of a multilayer Heating coil - can also be achieved with an inconsistent number of layers of turns lying one on top of the other, the number of turns per unit length of the heating coil expediently to the The ends of the coil are chosen to be smaller and so are the getter parts to be heated to a lower temperature arranged at the ends of the heating coil.

Es ist zweckmäßig, die Getterteile vor dem Abschmelzen des Vakuumgefäßes vorübergehend auf eine über ihrer normalen Betriebstemperatur liegende Temperatur aufzuheizen, damit bereits gebundene Gase abgegeben werden.It is advisable to temporarily open the getter parts before the vacuum vessel melts to heat a temperature above their normal operating temperature, thus already bound Gases are given off.

Die erfmdungsgemäße Getteranordnung eignet sich besonders zur Anwendung bei Vakuumgefäßen von Elektronenschleudern.The getter arrangement according to the invention is particularly suitable for use in vacuum vessels from Electron spinners.

Claims

Claims: 45

1. Vacuum vessel, especially for an electron centrifuge, with heatable for binding gases Getter arrangement, characterized by such an arrangement and / or shape of the Getter body that its envelope area, which is decisive for heat radiation, is at most half as great is as large as the getter surface adjacent to the vacuum space, which is decisive for gas binding.

2. Vacuum vessel according to claim 1, characterized in that when using thin, large getter parts (belts, discs, etc.) the structure is made in such a way that the larger surfaces of the getter parts face each other at a small distance.

3. Vacuum vessel according to claim 1 or 2, characterized by one above the other at a small distance layered disk-like getter parts, the shape of which is at least approximate to the circular shape, wherein the height of the stratification is preferably equal to the diameter of the circular shape.

4. Vacuum vessel according to claim 3, characterized in that to achieve a spherical Enveloping surface disks with different diameters of the circular shape on top of each other are layered.

5. Vacuum vessel according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the arrangement has several contains different getter substances in terms of gas binding.

6. Vacuum vessel according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Aus ^ formation of the heating device and / or by a different size or with regard to the Heat radiation different position of the getter parts a different heating of Sharing of the getter arrangement is achieved.

7. Vacuum vessel according to one of claims 1 to 6, characterized by indirect heating the getter arrangement, with at least approximately circular disks stacked one on top of the other preferably by an axially arranged heating coil.

8. Vacuum vessel according to claims 6 and 7, characterized by a non-uniform heating coil Pitch and / or inconsistent number of layers of turns lying one above the other.

9. Vacuum vessel according to one of claims 1 to 8, characterized by means for temporary The getter parts are heated to a temperature above their normal operating temperature.

Considered publications:
German Patent Nos. 540 617, 550178, 547,659 554;

British Patent No. 661 750.

1 sheet of drawings